Autores: João Matias Santos. Tania Ahib Marici Moreno Cansian Bruna Emerenciano Yetza Ximena Diaz Pinzon Rajesh S.K

Transcrição

1 Autores: João Matias Santos Pagandai V. Pannir Selvam Tania Ahib Marici Moreno Cansian Bruna Emerenciano Yetza Ximena Diaz Pinzon Rajesh S.K NATAL/RN 2011

2 INTRODUÇÃO O Carvão Vegetal é produzido a partir da lenha através do processo de Pirólise ou Carbonização. No Brasil o uso de indústrias de Carvão Vegetal é largamente praticado. Somos o maior PRODUTOR mundial desse insumo energético. No Setor Industrial (quase 85% do consumo), o Ferro-Gusa Aço e ferro-ligas são os principais consumidores do Carvão de Lenha. O Setor Residencial consome cerca de 9%, seguido pelo Setor Comercial com 1,5%, representado por pizzarias, padarias e churrascarias.

3 REATOR DE PIRÓLISE LENTA A carbonização de lenha é praticada de forma tradicional em fornos de alvenaria; Através de ciclos de aquecimento e resfriamento que duram vários dias; A temperatura máxima média de carbonização é de 500 o C.

4 PRODUTOS DE PIRÓLISE O Bio-óleo é um líquido negro obtido por meio do processo de pirólise, no qual a biomassa é submetida a altas temperaturas em um ambiente isolado com pouco ou nenhum oxigênio. É utilizado, principalmente, como combustível para aquecimento e a geração de energia elétrica. Recentes inovações tecnológicas de pirólise intermediária rápida de biomassa otimizam a produção de bio-óleo.

5 JUSTIFICATIVA Bio-óleo, carvão vegetal e briquetes de madeira são relativamente baratos de produzir, em comparação com os combustíveis fósseis. Portanto, a utilização de biomassa residual para produção destes produtos além de oferecer uma gama de vantagens ecológicas, agrícolas e sociais, se constituirá num fator econômico importante para pequenos produtores.

6 OBJETIVOS Desenvolver ações de gestões urbanas e ambientais integradas, com enfoque voltado para biomassa residual com um menor impacto ambiental. Desenvolver uma tecnologia mais limpa com o uso do forno de carvão. O fogão ecológico é voltado para a melhoria da qualidade de vida da população, através do desenvolvimento sustentável e a redução dos impactos negativos do uso de biomassa sobre o meio ambiente.

7 Método Indireto de Pirólise: METODOLOGIA o Nos fornos foram verificados todas as fendas que poderão gerar perda de calor. o Foram colocados galhos de madeira (3 cm de diâmetro) em um suporte de grelha na parte inferior do forno; na altura da grelha (5 cm acima do fundo) irá funcionar como um meio para a convecção para o processo de oxidação parcial, que fará o fluxo de calor no interior do forno tornar-se mais eficaz. o Observações contínuas foram feitas para saber a transferência de calor, o tamanho da entrada de ar do forno foi ajustado com base nas alterações observadas no escape. o A temperatura na parte interna foi medida, usando o termopar para saber o aumento da temperatura. O exaustor que forma a chaminé também foi medido, pois estes indicam a temperatura e a condensação dos vapores. A temperatura foi registrada a cada 10 minutos.

8 REATOR PIRÓLISE

9 FOGÃO PIRÓLISE E CARVÃO

10 ECOFOGÃO FOR HEALTHIER KITCHENS: Anila, the eco-friendly stove. Photo: M.A. SRIRAM

11 Método Indireto de Pirólise: METODOLOGIA

12 Reator Integrado: Pirólise e Combustão

13 SEPERAÇÃO BIO-ÓLEO

14 METODOLOGIA Método de Direto de Pirólise: o A biomassa foi introduzida no forno, sem vácuo, na parte inferior. O arranque inicial (disparo) foi feito por fogo dentro do forno com auxílio do ventilador de mão, para aquecer previamente a biomassa residual, até a temperatura de pirólise (500 a 600 C). o Em seguida o forno é fechado. O calor é fornecido para manter a temperatura dentro do forno. A entrada do forno é fechada hermeticamente, adicionando o solo na parte superior para evitar o fluxo de ar. o A carbonização é continuada até que todas as fases, como a secagem, a liberação de compostos voláteis, e a carbonização ou enriquecimento de carbono se arrefecem por 8-9 horas.

15 RENDIMENTOS DOS DIVERSOS PROCESSOS DE TERMOCONVERSÃO DA BIOMASSA

16 CARBONIZAÇÃO Processo: Secundários indesejáveis que ocorrem durante o processo: H 2 O + C CO + H 2 : 2CO + 2H 2 CH 4 + CO 2 C + 2H 2 CH 4 : C + 2H 2 O CO 2 + 2H 2

17 CARBONIZAÇÃO Conceitos: É um processo de conversão de uma substância orgânica onde o carbono contido será fixado no resíduo ou acrescido no processo. Para a carbonização da madeira, o processo consiste no aquecimento da madeira com restrições do fluxo de ar, resultando na produção de carvão vegetal, com os principais produtos acrescidos: produtos gasosos condensáveis, líquidos e cinza. Principais agentes envolvidos na reação da biomassa e carbonização: o Biomassa Típica Carbono + umidade o C 6 n (H 2 O) 5n 6nC + 5nH 2 O

18 PIRÓLISE RÁPIDA É a decomposição química dos materiais orgânicos por aquecimento na ausência de oxigênio ou de qualquer outro reagente. O que realmente acontece no processo de pirólise é uma carbonização devida à temperatura mais elevada e produtos gasosos de maior energia, Os produtos da pirólise são: carvão vegetal, ácido pirolenhoso, ácido acético, alcatrão vegetal e gases.

19 FORNO DE CARVÃO

20 BRIQUETE DE RESÍDUO ANIMAL

21 REATOR INTEGRADO: PIRÓLISE E FOGÃO

22 APROVEITAMENTO DE BIOMASSA APROVEITAMENTO DE BIOMASSA RESIDUAL PROVENIENTE DO BENEFICIAMENTO DA MADEIRA

23 QUEIMA LIMPA DE BRIQUETE Quando iniciamos a queima com óleo usado e álcool, fica difícil obter um resultado satisfatório, pois as moléculas não se unem e a tendência é ter muita fumaça. Mostrou-se de fácil queima e de pouca fumaça ao usarmos óleo novo, mas o intuito é de usar produtos de fácil acesso a todos e que não tenha alto custo. Observou-se que iniciando a queima com álcool temos alta combustão e nenhuma fumaça. Chegando ao objetivo proposto.

24 EXPERIMENTOS: Briquetes

25 EXPERIMENTOS: Fogão Ecológico Pequeno Porte I Fogão Ecológico

26 Pequeno Porte II Fogão Ecológico

27 Grande Porte: Fogão Ecológico

28 FOGÃO SENDO PREPARADO PARA INICIAR

29 FORNO DE CARVÃO E FOGÃO

30 RESULTADOS De acordo com o produto esperado no projeto com desenhos de equipamentos de baixo custo e passo a passo da operação. Os experimentos de briquetes, a partir da combustão de biomassa residual, em pequena escala, tiveram resultados que atestam viabilidade técnica e econômica, sendo o investimento inicial de aproximadamente R$ ,00, o lucro estimado de R$ ,94 ao mês, e a taxa de lucratividade de 23,69% ao mês.

31 CONCLUSÃO: Aprovitamento do pó de madeira Através da inovação de desenhos, materiais e dos estudos de diversos equipamentos, o projeto alcançou o desenvolvimento de briquetes com o aproveitamento tanto de biomassa residual do pó de madeira da serraria como de outras disponibilizadas na natureza; Através do desenho melhorado de fogões ecológicos com baixo custo em relação aos modelos disponíveis no mercado e de fácil funcionamento com produção de carvão; O projeto permitiu a empresa ter acesso a esse tipo de tecnologia e conhecimento sobre todo o funcionamento dos sistemas.

32 FLUXOGRAMA DO SISTEMA DE GERAÇÃO DE ENERGIA EM PEQUENA ESCALA

33 SISTEMA DE PRODUÇÃO DE CARVÃO EM GRANDE PORTE

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36 CARVÃO VEGETAL: FORMAS DE UTILIZAÇÃO COM RECUPERAÇÃO DO BIO-ÓLEO Comercialmente, existem três tipos de carvão vegetal: carvão em forma de torrões, briquetes (ou aglutinados) e carvão em pó. Torrões de carvão são feitos diretamente de madeira nesta forma o material normalmente produz muito menos cinzas do que na forma de briquetes. Briquetes são feitas por compressão carvão vegetal, normalmente feito a partir de serragem de madeira e de outros subprodutos, com uma substância de liga e outros aditivos. Neste projeto, estudamos também a utilização de resíduos da carbonização como ligante de briquetes. Ácido Proligneous é o nome do crude condensado e consiste principalmente de água.

37 A PRODUÇÃO DE BIO-ÓLEO (ÁCIDO PIROLENHOSO1) Depende do rendimento dos componentes mais valiosos, especialmente o ácido acético, mas também a mistura de metanol e acetona. O rendimento varia com o tipo de madeira destilada e segundo diversos autores, variam muito. É de extrema importância antes de investir na recuperação de produto para ter a certeza que tipo de rendimentos pode ser esperado. Testes em escala real!

38 A PRODUÇÃO DE BIO-ÓLEO (ÁCIDO PIROLENHOSO 2) Produção por tonelada (1 000 kg):

39 SISTEMA COMPLEXO DE RECUPERAÇÃO DE LÍQUIDO DE FUMAÇA

40 SISTEMA SIMPLES DE RECUPERAÇÃO DE LÍQUIDO DE FUMAÇA

41 PRÉ-REQUISITOS DE FUNCIONAMENTO DOS SISTEMAS: Problemas e Perspectivas de Bioenergia Contribuir para o desenvolvimento sustentável; Segurança Energética; Contudo, a implementação de atividades exatamente como apresentada no esquema pode ser restringida por várias barreiras, que devem ser eliminadas: finanças, econômicas, conhecimento técnico, capacidades, e do governo local e estadual. Os principais obstáculos, no entanto, são quadros políticos e institucionais.

42 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE XVI MOSTRA DE CIÊNCIA, TECNOLOGIA E CULTURA DO RIO GRANDE DO NORTE (25 a 30 de julho de 2010) GPEC GRUPO DE PESQUISA EM ENGENHARIA DE CUSTOS

43 BRIQUETES: Sistema de Produção Briquete é uma fonte concentrada e comprimida de material energético, podendo este ser qualquer biomassa vegetal, ou finos de carvão misturado a algum tipo de adesivo.... Materiais utilizados Passo a Passo Carvão Pó de serra Lodo LCC Misturar todos os ingredientes

44 Briquetadeira para compactação dos resíduos e transformá-los em briquetes

45 BRIQUETES O diâmetro do briquete para queima em caldeiras, fornos e lareiras é de 70 mm a 100 mm e com comprimento de 250 mm a 400 mm. Uma tonelada de briquete corresponde a 6 m³ de lenha com umidade entre 35 a 45%.

46 PRODUÇÃO DE CARVÃO E CONSUMOS SUSTENTÁVEIS ATRAVÉS DA ABORDAGEM SISTEMÁTICA

47 CONCLUSÃO A abordagem de sistemas para produção de carvão vegetal e utilização sustentável é proposta usando plataformas de projetos de pirólise intermediárias, em vez de lenta, atualmente praticada em larga escala. Quando bem projetada e implementada, baseado-se na inovação, pode assegurar uma diminuição nas perdas de materiais em todas as fases, a partir da biomassa, ou seja, perdas energéticas são minimizadas, além de vastos benefícios sociais, econômicos e ambientais. A estratégia proposta de energia usando biomassa em forma de carvão vegetal e bio-óleo possibilita uma nova fonte de recurso para as pessoas de baixa renda, com os preços acessíveis e garantia de excelente mercado consumidor.

48 REFERÊNCIAS Charles Y. Wereko-Brobby Essel B.(1990) Hagen..Biomass conversion and technology: 3. Pari-Hendra-Dadang (Forest Products Technology Research and Development Center) (2004) Charcoal production for carbon sequestration: 4. Assavaittiprom.V& G. Chavalrut (2007): Experimental Report On Gasification Stove, Asian University 5. Asia Regional Cookstove Program, Indonesia & Appropriate Technology Association, Thailand (2007) 6. High Quality Charcoal and Briquetting Seminar Greenhouse Gases From Small- Scale Combustion Devices In Developing Countries : Charcoal-Making kilns in Thailand. 7. Pannirselvam.P.V...Characterization of residuos,in Recycling Process human Food and Animal feed from Residues and Resouces,UFC/BNB,, Brazil,(2000). 8. Pannirselvam P.V.Quimica de biomassa, em livro Caioca.J.O.B Biomassa :Fundamentos e Applicaoes, BNB, Ver site :// Energia Renovável Relatório da Força Tarefa. Corrado Clini e Mark Moody-Stuart (Co- Presidentes) p. 10.Ver site em

49 AGRADECIMENTOS Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico CNPq pela bolsa de Iniciação Científica, bolsa Bitec e ao PPGEQ, e CT, Grupo de Pesquisas em Engenharia de Custos GPEC/UFRN e ao Departamento de Engenharia Química DEQ.

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